JPH06169989A

JPH06169989A - 輸液ポンプ

Info

Publication number: JPH06169989A
Application number: JP4321906A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Kawahara; 正文河原; Akihiro Maeda; 暁宏前田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】多機能化した輸液ポンプであっても、１つのマ
イクロプロセッサだけで、しかも、特別に高速なマイク
ロプロセッサを用いることなく、複数のポンプ駆動部を
モータの脱調を引き起こすことなく安定的に動作させ
る。【構成】１つのマイクロプロセッサ１００で２つのポン
プ駆動部を同時的に制御する。モータ駆動回路２ａに対
してパルス出力予定タイミングＯＣＲ１よりも割り込み
の遅延時間error1がモータ駆動パルス間隔ｄの１／３を
超えるときは、モータ駆動パルスの出力を一時的に停止
し、そのことでパルス抜けする回数をカウントしてお
き、輸液予定量の輸液の終了の後に、パルス抜け回数分
だけ別にモータ駆動パルスを発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、患者に治療用薬液を注
入するための輸液ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】病院の臨床において使用される輸液ポン
プは、その開発の初期においては１台当たり１個のポン
プ駆動部を有しているだけであった。しかし、重症患者
に対して治療を行う場合、患者一人当たりに１０台から
１５台もの輸液ポンプを使用して薬液を輸液する場合が
ある。このような場合は、患者に対して心電計、人工呼
吸器、体温計などを同時に使用することが多いため、あ
まり広くない病室をさらに狭くし、ベッドの周辺を繁雑
にする上に、治療にあたる医師や看護婦の活動に大きな
支障を及ぼすことになっていた。そこで、病室を少しで
も広く使えるように、１台で２以上のポンプ駆動部をも
つ輸液ポンプが開発された。

【０００３】一方、近時では、薬液を送液するという輸
液ポンプの基本的な機能に加えて、複数の送液パターン
を記憶しておき自動的に切り換えながら送液するといっ
た機能や、時計手段をもたせて単位時間ごとに輸液累積
値を記憶させるといった機能や、ポンプ累積動作時間を
記憶し呼び出しさせる機能や、コンピュータによる通信
によって制御を行うなどのより多くの付加機能をもつこ
とが要求されるようになってきた。そして、このこと
は、１つしかないマイクロプロセッサ（中央演算処理装
置）に対して大きな負担をかけることになった。詳しく
は、次のとおりである。

【０００４】すなわち、従来の輸液ポンプは、複数のポ
ンプ駆動部を有しているものにおいても、１つのマイク
ロプロセッサによってそれら複数のポンプ駆動部を制御
していた。それは、輸液ポンプにおける付加機能が少な
く、マイクロプロセッサに要求される負担が少なかった
ため、特にソフトウェアに工夫をしなくても複数のポン
プ駆動部に対して、輸液精度に問題となるほどの遅延な
くモータ駆動パルスを出力することができたためであ
る。

【０００５】図９に２つのポンプ駆動部を有する従来の
輸液ポンプの電気的構成をブロック線図として示す。こ
の輸液ポンプは、陽圧ぜん動式の静脈注入装置であり、
所定の輸液セットとともに使用される。ポンプ駆動部を
２つ有しているのは、効き目を異にする２つの薬液を同
時に異なる送液速度によって輸液するためである。この
ことは、２つのポンプが独立して設定した速度で正確に
送液できてはじめて満足できるものとなる。

【０００６】図９において、１ａ，１ｂは第１および第
２のポンプヘッド部であり、これは、所定の輸液セット
用に設計された直線ぜん動式の輸液ポンプ機構でチュー
ブをぜん動式に押圧することで輸液力を与えるものであ
る。これらのポンプヘッド部１ａ，１ｂは図示しない第
１および第２のステッピングモータによって駆動される
ようになっている。２ａ，２ｂはマイクロプロセッサ
（中央演算処理装置）１００から出力されるモータ駆動
パルスによって各ステッピングモータを駆動するための
第１および第２のモータ駆動回路、３ａ，３ｂは各ポン
プ駆動部の回転量の検出に基づいて、各モータ駆動回路
２ａ，２ｂによる各ポンプヘッド部１ａ，１ｂを介して
の送液量が単位流量（例えば１ミリリットル）となるご
とにそのことをマイクロプロセッサ１００に知らせるモ
ータ回転検出回路である。４ａ，４ｂは各薬液バッグと
ポンプ駆動部との間の輸液セット中においてフィルタの
目詰まりなどの異常が生じたことによる圧力低下を検出
する第１および第２の上流閉塞検出回路であり、これが
動作すると警報が発せられるとともにポンプの駆動が停
止されるようになっている。５ａ，５ｂは各ポンプ駆動
部と患者との間の輸液チューブにおいて目詰まりなどの
異常が生じたことによる圧力上昇を検出する第１および
第２の下流閉塞検出回路であり、これが動作すると警報
が発せられるとともにポンプの駆動が停止されるように
なっている。６ａ，６ｂは各輸液チューブ内に規定され
た量以上の気泡が入ったことを検出する第１および第２
の気泡検出回路であり、これが動作すると警報が発せら
れるとともにポンプの駆動を停止して患者の血管内に気
泡が入ることを防止する。７ａ，７ｂは輸液チューブを
ポンプ駆動部にセットするときにポンプ駆動部を開閉す
るためのドアが開放状態であることを検出する第１およ
び第２のドア開放検出回路であり、ポンプ駆動部の駆動
中にドアが不測に開放されたとき、警報が発せられると
ともにポンプの駆動が停止されるようになっている。８
ａ，８ｂは各ポンプ駆動部について輸液動作中や停止中
や警報中をランプ表示する第１および第２の動作状態表
示部、９ａ，９ｂは各ポンプ駆動部についてのすべての
警報メッセージを表示する第１および第２の警報表示
部、１０ａ，１０ｂは各ポンプ駆動部に対してキー入力
された輸液量や輸液予定量や輸液累積値など、輸液に関
するすべての情報を表示するための第１および第２の表
示部である。

【０００７】１００は輸液ポンプ全体の制御を司るマイ
クロプロセッサ（中央演算処理装置）であり、後述する
カウンタ、レジスタ、フラグ（ＦＲＣ、ＯＣＲ１、ＯＣ
Ｒ２、ＯＣＲＦＬＧ）を備えているとともに、輸液予定
量終了の判定等に使用する時計も備えている。２００は
マイクロプロセッサ１００を動作させるためのプログラ
ムが格納されているＲＯＭ（リードオンリーメモリ：プ
ログラム部）である。

【０００８】このＲＯＭ２００には、モータ駆動パルス
を出力するソフトウェアが存在している。３００はキー
入力された輸液量や輸液予定量を記憶しておくとともに
マイクロプロセッサ１００によって演算処理された輸液
累積値その他の各種のデータを格納しておくためのＲＡ
Ｍ（ランダムアクセスメモリ：メモリ部）である。

【０００９】１１は各種の指示をキー入力するためのキ
ーパネル部である。このキーパネル部１１には、各ポン
プ駆動部の駆動速度と時間を設定するため輸液量と輸液
予定量とを入力するための数値キー、入力を補助するた
めの制御キー、ポンプ駆動部を始動させるためのスター
トキー、ポンプ駆動部を停止させるためのストップキ
ー、輸液累積値などの表示を行うための呼び出しキーな
どが設けられている。１２は医師または看護婦以外の者
によってみだりに操作が行われないようにするため電源
キーを含めて各種キーの入力を禁止状態にするパネルロ
ックスイッチである。１３は輸液ポンプにおける各回路
部に電源を供給するための電源回路、１４ａ，１４ｂは
電源回路１３から第１および第２のポンプ駆動部に対す
る電源の供給および遮断を行う第１および第２の電源ス
イッチ、１５は蓄電池の電圧を検出しそれが所定値以下
となったときに警報を発生させるとともに各ポンプ駆動
部を停止させるための電池電圧検出回路である。なお、
その蓄電池は、電源回路１３によるＡＣ動作中には電源
回路１３より充電されている。１６はマイクロプロセッ
サ１００が警報状態を判定したときに医師または看護婦
にブザー音で警報を与える警報音用ブザー駆動回路、１
７は各モータ駆動回路２ａ，２ｂにおいてポンプ駆動モ
ータに流す電流を電圧に変換した電圧値や、各気泡検出
回路６ａ，６ｂからの検出電圧値や、電池電圧検出回路
１５からの電池電圧値を入力し、Ａ／Ｄ変換によりディ
ジタル値に置き換えてマイクロプロセッサ１００に入力
するＡ／Ｄ変換回路である。

【００１０】次に、この輸液ポンプにおける２つのポン
プ駆動部の制御方法について説明する。

【００１１】マイクロプロセッサ１００は、次のカウン
タとレジスタとを有している。これらはすべて１６ビッ
トで構成されている。

【００１２】ＦＲＣ（Free Running Counter) ＯＣＲ１（Out Put Compare Register 1) ＯＣＲ２（Out Put Compare Register 2) タイムカウンタＦＲＣは、マイクロプロセッサ１００を
制御するソフトウェアの実行からは独立してマイクロプ
ロセッサ１００の内部機能により自動的に５００ｎｓｅ
ｃごとにアップカウント（インクリメント）するカウン
タであり、“０”からスタートして１６進数表示で“Ｆ
ＦＦＦ”まで増加すると、次の５００ｎｓｅｃのカウン
ト後にリセットされて再び“０”に戻るようになってい
る。ＯＣＲ１は第１のポンプ駆動部用のレジスタ、ＯＣ
Ｒ２は第２のポンプ駆動部用のレジスタであり、両レジ
スタＯＣＲ１，ＯＣＲ２は、ソフトウェアによって
“０”から“ＦＦＦＦ”までの任意の値を互いに独立し
て書き込みまた読み出すことができるようになってい
る。両レジスタＯＣＲ１，ＯＣＲ２にはそれぞれ、第１
および第２のポンプ駆動部に対するモータ駆動パルスの
出力のタイミング制御用の比較基準値が入力される。

【００１３】ソフトウェアの割り込み機能として、２つ
のアウトプットコンペア割り込み、ＯＣＩ１（Out Put Compare Interrupt 1) ＯＣＩ２（ＯｕｔＰｕｔＣｏｍｐａｒｅＩｎｔｅ
ｒｒｕｐｔ２）を発生できるようになっている。

【００１４】第１の割り込みＯＣＩ１は、タイムカウン
タＦＲＣによるカウント値が第１のレジスタＯＣＲ１の
内容（比較基準値）と一致したとき（ＦＲＣ＝ＯＣＲ１
となったとき）に発生する。第２の割り込みＯＣＩ２
は、タイムカウンタＦＲＣによるカウント値が第２のレ
ジスタＯＣＲ２の内容（比較基準値）と一致したとき
（ＦＲＣ＝ＯＣＲ２となったとき）に発生する。第１の
レジスタＯＣＲ１の比較基準値と第２のレジスタＯＣＲ
２の比較基準値とは互いに独立して取り扱うものであ
り、したがって、第１の割り込みＯＣＩ１の発生と第２
の割り込みＯＣＩ２の発生とは互いに独立しているが、
割り込み発生後に実行されるべきソフトウェア上の実行
アドレス（サブルーチン）は共通になっている。この共
通の実行場所（実行モジュール）を割り込みＯＣＩとし
て表現することにする。

【００１５】ただし、共通の割り込みＯＣＩの実行にお
いては、その原因が第１の割り込みＯＣＩ１にあるのか
第２の割り込みＯＣＩ２にあるのかを識別する必要があ
る。

【００１６】そこで、マイクロプロセッサ１００の内部
機能によって設定される８ビットのフラグＯＣＲＦＬＧ
が準備されている。フラグＯＣＲＦＬＧの１ビット目が
“１”にセットされているときは第１の割り込みＯＣＩ
１によるものと認識し、フラグＯＣＲＦＬＧの２ビット
目が“１”にセットされているときは第２の割り込みＯ
ＣＩ２によるものと認識するようになっている。なお、
フラグＯＣＲＦＬＧはソフトウェアによって各ビットを
“０”にリセットすることは可能であるが、“１”にセ
ットすることはできないようになっている。すなわち、
第１または第２の割り込みＯＣＩ１，ＯＣＩ２が発生し
たときに限って、マイクロプロセッサ１００により
“１”にセットすることが可能となっている。また、第
１の割り込みＯＣＩ１と第２の割り込みＯＣＩ２とが独
立して発生し得ることから、フラグＯＣＲＦＬＧの１ビ
ット目も２ビット目も同時に“１”になっている事態が
起こり得る。

【００１７】具体的なモータ制御のためのモータ駆動パ
ルスの出力の仕方を第１のポンプ駆動部の場合について
説明する。

【００１８】モータ駆動パルスの時間間隔値がｄである
とする。ポンプの駆動開始のタイミングにおいて、タイ
ムカウンタＦＲＣのカウント値が例えば、ＦＲＣ＝ｔ_１であったとする。すると、１回目のモータ駆動パルスの
出力タイミングは、ＦＲＣ＝ｔ₁＋ｄとなったときである。そこで、第１のレジスタＯＣＲ１
の内容を、ＯＣＲ１＝ｔ₁＋ｄに設定して第１の割り込みＯＣＩ１が発生可能な状態に
しておく。すると、時刻（ｔ₁＋ｄ）になったときに、
タイムカウンタＦＲＣのカウント値が、ＦＲＣ＝ｔ₁＋ｄとなり、ＦＲＣ＝ＯＣＲ１となるので、第１の割り込みＯＣＩ１が発生し、１回目
のモータ駆動パルスが出力される。

【００１９】ｔ₂＝ｔ₁＋ｄとすると、第１のレジスタＯＣＲ１の内容を、ＯＣＲ１＝ｔ₂＋ｄと設定しておくことにより、時刻（ｔ₂＋ｄ＝ｔ₁＋２
ｄ）になったときに、２回目のモータ駆動パルスが出力
される。ある割り込みＯＣＩ１から次の割り込みＯＣＩ
１までの間の時間ｄ内において、マイクロプロセッサ１
００はポンプ駆動以外の処理を行える。

【００２０】従来においては、上記のような仕様のマイ
クロプロセッサ１００を用いて、図１０に示すようなフ
ローチャートにて２つのポンプ駆動部を制御していた。
以下、具体的に制御動作を説明する。

【００２１】タイムカウンタＦＲＣのカウント値が第１
または第２のレジスタＯＣＲ１，ＯＣＲ２の内容と一致
して割り込みＯＣＩが発生すると、マイクロプロセッサ
１００は、現在実行中のプログラムを一時的に中断し
て、割り込みＯＣＩ処理モジュールの実行を開始する。
まず、ステップｎ１でフラグＯＣＲＦＬＧの１ビット目
が“１”にセットされているかどうか、つまり、割り込
みＯＣＩが第１の割り込みＯＣＩ１によるものかどうか
を判断する。この判断が肯定的となるとき、ステップｎ
２に進んでフラグＯＣＲＦＬＧの１ビット目をリセット
して“０”にし、次いで、ステップｎ３で第１のポンプ
駆動部を駆動するため第１のモータ駆動回路２ａに対し
てモータ駆動パルスを出力する。ステップｎ４では、次
回の第１の割り込みＯＣＩ１を発生させる準備として、
次にタイムカウンタＦＲＣ＝ＯＣＲ１となるべき値を計
算によって求め、その計算結果を第１のレジスタＯＣＲ
１に設定する。次いで、一時中断していたプログラムを
再開するため中断先のアドレスへとリターンする。

【００２２】もし、ステップｎ１の判断においてフラグ
ＯＣＲＦＬＧの１ビット目が“０”となっていたとき
は、割り込みＯＣＩが第１の割り込みＯＣＩ１に起因し
たものでないと判定できるので、ステップｎ５に進み、
第２の割り込みＯＣＩ２に起因したものであることを確
認するため、フラグＯＣＲＦＬＧの２ビット目が“１”
にセットされているかどうかを判断する。この判断が肯
定的となるとき、ステップｎ６に進んでフラグＯＣＲＦ
ＬＧの２ビット目をリセットして“０”にし、次いで、
ステップｎ７で第２のポンプ駆動部を駆動するため第２
のモータ駆動回路２ｂに対してモータ駆動パルスを出力
する。ステップｎ８では、次回の第２の割り込みＯＣＩ
２を発生させる準備として、次にタイムカウンタＦＲＣ
＝ＯＣＲ２となるべき値を計算によって求め、その計算
結果を第２のレジスタＯＣＲ２に設定する。次いで、一
時中断していたプログラムを再開するため中断先のアド
レスへとリターンする。

【００２３】ステップｎ５の判断が否定的となるとき、
第１の割り込みＯＣＩ１も第２の割り込みＯＣＩ２も発
生していないのに割り込みＯＣＩが発生したことにな
る。これは何らかの外乱に起因していると考えられる。
したがって、適当なエラー処理を行えばよいが、ここで
の機能説明には本質的に関係しないので、単に中断先の
アドレスへとリターンすることとしている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】以下に、従来例におけ
る問題点を図１１のタイミングチャートを用いて説明す
る。図１１の（ａ）は、ステッピングモータを１−２相
励磁という駆動方法で回転させる場合のモータ駆動パル
スを示している。このモータにはＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４個
のコイルがあって、からまでの８つのコイル励磁パ
ターンを、第１の割り込みＯＣＩ１（または第２の割り
込みＯＣＩ２）の実行タイミングにて順に発生させるこ
とにより、モータを回転させている。割り込みＯＣＩ１
（ＯＣＩ２）の実行間隔がｄである。モータ駆動パルス
の出力というのは、この励磁パターンを発生させること
である。各期間〜におけるパターンは次のとおりで
ある。１は励磁状態（励磁ＯＮ）を示し、０は非励磁状
態（励磁ＯＦＦ）を示す。

【００２５】図１１の（ａ）に示すように、ステッピングモータの４
個のコイルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対する励磁をモータ駆動パ
ルス間隔ｄにおいて位相変化させることにより、ステッ
ピングモータを回転させる。４個のコイルによる合成磁
界は、本来的には時間ｄの間にわたって変化しないこと
が望ましい。モータの駆動以外の割り込み処理による時
間遅れが生じても、その遅れ時間ｅが図１１の（ｂ）の
ように短いうちは問題にはならないのであるが、先に述
べたように輸液ポンプの付加機能が増えるに従って、モ
ータの駆動以外の割り込み処理も増えてくることにな
り、それによる時間遅れが図１１の（ｃ）のように許容
できない長さの時間ｔ_eになることがある。このような
とき、ステッピングモータに対してそれの回転に必要な
充分な励磁時間が与えられず、モータが脱調状態にな
り、回転が遅れた状態が発生して輸液精度の低下を引き
起こすことになる。

【００２６】具体例を挙げて説明する。ソフトウェアが
モータ駆動以外に実行しなければならない割り込み処理
として、例えば、上流／下流閉塞検出のためのセンサデ
ータサンプル要求（ｉｎｔ１）、気泡検出のためのセン
サデータサンプル要求（ｉｎｔ２）、および、電源電圧
サンプル要求（ｉｎｔ３）があるとする。あるタイミン
グにおいてマイクロプロセッサ１００の実行サイクル時
間である５００ｍｓｅｃずつ遅れて、ＯＣＩ１、ｉｎｔ
１、ｉｎｔ２、ｉｎｔ３、ＯＣＩ２の順に割り込み要求
が発生した場合を考える。それぞれのモジュールの実行
時間は次のとおりとする。

【００２７】ＯＣＩ１１００μｓｅｃｉｎｔ１３０μｓｅｃｉｎｔ２３０μｓｅｃｉｎｔ３３０μｓｅｃＯＣＩ２１００μｓｅｃこの輸液ポンプを最高回転速度で動作させるとき（輸液
速度１９９９ｍｌ／ｈｒ）、モータ駆動パルス間隔ｄ
が、ｄ＝４５０μｓｅｃとなるようにモータを回転させる必要がある。

【００２８】ところで、脱調を発生させないで回転させ
るためには、理想的なモータ駆動パルス間隔ｄに対し
て、ｄ／３までの時間遅れが許容されることが実験的に
確かめられているので、許容できる遅れ時間ｔ_eは、ｔ_e＝ｄ／３＝１５０μｓｅｃとなる。上記の例では、第２の割り込みＯＣＩ２に対し
て、１００＋３０＋３０＋３０＝１９０（μｓｅｃ）の時間遅れが発生することになる（図１１の（ｄ）参
照）。これでは、許容できる最大の遅れ時間ｔ_e（＝１
５０μｓｅｃ）を上回ることになり、第２の割り込みＯ
ＣＩ２に対する正常なモータ駆動パルス出力を保証でき
ないことになる。すなわち、モータの脱調から輸液精度
の低下を招くおそれがあった。

【００２９】ところで、図１１の（ｂ）で遅れ時間ｅだ
けを考えると、３つの割り込みに対しては、ｅ＝ｉｎｔ１＋ｉｎｔ２＋ｉｎｔ３となる。ＯＣＲ＝ｔ₁で割り込み要求があった場合に、
ｅのモータ割り込み処理遅れがあって、ｔ₁′＝ｔ₁＋
ｅのタイミングで実際にモータ駆動パルスが出力された
としても、次回のモータ割り込み要求は、ｔ₂＝ｔ₁＋
ｄで設定されるので、次回のモータ駆動パルスの出力を
遅延なく時刻ｔ₂で実行できれば、遅れ時間ｅは、次回
のモータ駆動パルスの出力タイミングで結果的に補正さ
れることとなり、全体として輸液遅れは生じないです
む。しかし、このように、あるタイミングでは遅れても
次のタイミングでは遅れが生じないことから結果として
補正できるという場合は、遅れ自体の発生確率が比較的
に小さい場合に限られるのである。

【００３０】しかしながら、輸液ポンプの機能が増える
に従って、モータ以外の割り込み処理が増えてくると、
割り込みに起因した遅れ時間が次第に増加する。その場
合の問題点を図１２によって説明する。遅れ時間がすべ
て等しくて、ｅ₁＝ｅ₂＝ｅ₃＝ｅ₄＝ｅ₅＝……とな
っている場合、ｅ₂−ｅ₁、ｅ₃−ｅ₂、ｅ₄−ｅ_３…
…の値がすべて０であるので、設定されたモータ駆動パ
ルス間隔ｄに対して、ｄ＝ｄ_１＝ｄ₂＝ｄ₃＝ｄ₄＝
……となるので、実質的には輸液精度の低下は生じな
い。

【００３１】しかし、遅れ時間が次第に増加していく場
合、つまり、ｅ₁＜ｅ₂＜ｅ₃＜ｅ₄＜ｅ₅＜……とな
っていく場合、ｅ₂−ｅ₁、ｅ₃−ｅ₂、ｅ₄−ｅ₃…
…の値も次第に増加していくので、実際のモータ駆動パ
ルス間隔が、ｄ＜ｄ₁＜ｄ₂＜ｄ₃＜ｄ₄＜……と次第
に延びていくことになる。つまり、輸液精度が次第に低
下していくことになる。そして、その延びの時間の累積
値である、（ｅ₂−ｅ₁）＋（ｅ₃−ｅ₂）＋（ｅ₄−
ｅ₃）＋……が最終的に許容できない限界値（ＧＥＮＫ
ＡＩ）になることがある。

【００３２】このように、多機能化することが原因で、
モータ駆動パルスの出力タイミングの遅延が次第に大き
なものとなり、輸液ポンプとして輸液精度の信頼性を保
てないほどに悪影響を及ぼしかねない状況になってきて
いるのである。このような問題を発生させる可能性は、
人命に影響する医療用治療機器としての輸液ポンプにお
いては決して許されてはいけないことである。

【００３３】これを解決する一つの対策として、マイク
ロプロセッサの負担軽減のためマイクロプロセッサの個
数を増やすことが考えられる。しかし、ポンプ駆動部１
台当たりのコストアップを招くとともに、マイクロプロ
セッサ相互間の動作管理のためのデータ通信が必要とな
り、現実的な解決策ではない。別の対策として、より高
速なマイクロプロセッサを使用することが考えられる
が、やはりマイクロプロセッサのコストアップを招く
し、輸液ポンプの各回路部をその高速なマイクロプロセ
ッサに対応させて設計し直す必要があり、それでは開発
に時間がかかり、また、膨大な投資を必要とするなど、
必ずしも得策とはならない。

【００３４】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、従来と同等程度の機能を有する１つ
のマイクロプロセッサを用いて複数のポンプ駆動部を駆
動する多機能な輸液ポンプにおいて、モータ回転遅延に
よる輸液精度の低下を的確に補正して正常に動作させる
ことができるようにすることを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第一の輸液
ポンプは、複数のポンプ駆動部と、それら複数のポンプ
駆動部を制御する１つのマイクロプロセッサと、このマ
イクロプロセッサを制御するソフトウェアを内蔵するプ
ログラム部とを備え、前記ソフトウェアは、マイクロプ
ロセッサが内蔵するタイマを用いて割り込みを発生して
各ポンプ駆動部における複数のモータ駆動回路に対して
前記マイクロプロセッサからモータ駆動パルスを出力さ
せる手段と、各モータ駆動回路における割り込み遅れが
所定量を超えるときはモータ駆動パルスの出力を一時停
止させる手段と、そのパルス抜け回数をカウントする手
段と、輸液予定量の輸液終了後に前記のパルス抜け回数
分だけ別にモータ駆動パルスを発生させる手段とを備え
たものであることを特徴とするものである。

【００３６】また、本発明に係る第二の輸液ポンプは、
複数のポンプ駆動部と、それら複数のポンプ駆動部を制
御する１つのマイクロプロセッサと、このマイクロプロ
セッサを制御するソフトウェアを内蔵するプログラム部
とを備え、前記ソフトウェアは、マイクロプロセッサが
内蔵するタイマを用いて割り込みを発生して各ポンプ駆
動部における複数のモータ駆動回路に対して前記マイク
ロプロセッサからモータ駆動パルスを出力させる手段
と、各モータ駆動回路における出力パルス遅延時間を計
測して累積する手段と、その累積遅延時間が所定値を超
えたときは次のモータ駆動パルスの出力タイミングを前
記累積遅延時間分だけ早める手段とを備えたものである
ことを特徴とするものである。

【００３７】

【作用】第一の輸液ポンプによれば、モータ割り込み遅
れが所定値を超えて脱調を起こしそうになったときは、
無理にモータ駆動パルスを出力するのではなく、パルス
出力を禁止して脱調を回避する。その分、輸液量に不足
が生じるが、その輸液量不足に係るパルス抜け回数をカ
ウントしておき、輸液予定量の輸液が終了した後に、パ
ルス抜け回数分だけモータ駆動パルスを出力して輸液不
足量を補う。

【００３８】また、第二の輸液ポンプによれば、割り込
み要求があったタイミングから実際にモータ駆動パルス
が出力されたタイミングまでの出力パルス遅延時間を計
測しかつ累積する。パルス出力に遅延があったとき、も
し、直ちにその遅延時間分だけ早くパルス出力するよう
にすることも可能ではあるが、そうすると、その補正に
よってパルス間隔が急に短くなり、しかも、そのことが
頻繁に起こる。しかし、モータ駆動パルスの出力遅延は
機器本体が本来的にもっている構造面が原因となってい
ることが多く、モータ回転の遅延も自然な遅れとなって
現れる。パルス出力の１回の遅延のたびに常に次の出力
タイミングを早めることは、輸液の全体的な流れが速く
なったり遅くなったりして安定したものとはならない。
輸液はできるだけ自然な流れのもとで行うのが好まし
い。そこで、遅延時間を累積し、その累積遅延時間が所
定値を超えたときに初めてパルス出力タイミングを早く
することで、輸液の全体的な流れを自然なものとしなが
ら、輸液精度が一定以上に低下することを避けているの
である。

【００３９】

【実施例】以下、本発明に係る輸液ポンプの実施例を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００４０】第１実施例図１は第１実施例の輸液ポンプ（陽圧ぜん動式の静脈注
入装置）の電気的構成を示すブロック線図である。図１
において、従来例に係る図９におけるのと同一符号は、
本第１実施例においても同一部品または同一部分を示
す。すなわち、１ａ，１ｂはポンプヘッド部、２ａ，２
ｂはモータ駆動回路、３ａ，３ｂはモータ回転検出回
路、４ａ，４ｂは上流閉塞検出回路、５ａ，５ｂは下流
閉塞検出回路、６ａ，６ｂは気泡検出回路、７ａ，７ｂ
はドア開放検出回路、８ａ，８ｂは動作状態表示部、９
ａ，９ｂは警報表示部、１０ａ，１０ｂは表示部、１１
はキーパネル部、１２はパネルロックスイッチ、１３は
電源回路、１４ａ，１４ｂは電源スイッチ、１５は電池
電圧検出回路、１６は警報音用ブザー駆動回路、１７は
Ａ／Ｄ変換回路、１００はマイクロプロセッサ（中央演
算処理装置）、２００はＲＯＭ（プログラム部）、３０
０はＲＡＭ（メモリ部）である。

【００４１】本第１実施例において従来例と異なってい
る点は、ＲＡＭ３００において新たに下記のメモリエレ
メントを追加したことである。

【００４２】ＦＲＣ-latch：割り込みＯＣＩの処理実行
開始直後のＦＲＣ値 error1：第１のステッピングモータに対する出力パルス
遅延時間 error2：第２のステッピングモータに対する出力パルス
遅延時間 lost-step1：第１のステッピングモータの脱調（パルス
抜け）カウンタ lost-step2：第２のステッピングモータの脱調（パルス
抜け）カウンタこれらの新たなメモリエレメントは、プログラムの動作
開始時に“０”に初期化されるものとする。特に、脱調
カウンタlost-step1，lost-step2は、各ステッピングモ
ータの回転開始時にも“０”にリセットされるものとす
る。その他の構成については、ＲＯＭ２００に格納され
ているプログラムにおいてモータ駆動パルス出力の形態
が本第１実施例に従ったものになっている点を除くと、
従来例と同様となっている。

【００４３】次に、本第１実施例の輸液ポンプの動作を
図２および図３のフローチャートに基づいて説明する。
使用するカウンタ、レジスタ、フラグとしては従来例の
ものをすべて使用する。再度説明すると、マイクロプロ
セッサ１００において、ＦＲＣ（Free Running Counter) ＯＣＲ１（Out Put Compare Register 1) ＯＣＲ２（Out Put Compare Register 2) ＯＣＲＦＬＧ（１ビット目＝１：第１の割り込みＯＣＩ
１２ビット目＝１：第２の割り込みＯＣＩ２）が設けられている。

【００４４】さて、タイムカウンタＦＲＣのカウント値
が第１または第２のレジスタＯＣＲ１，ＯＣＲ２の内容
と一致して割り込みＯＣＩが発生すると、マイクロプロ
セッサ１００は、現在実行中のプログラムを一時的に中
断して、共通の割り込みＯＣＩ処理モジュールの実行を
開始する。まず、ステップＳ１でＯＣＩ割り込み処理実
行開始直後におけるタイムカウンタＦＲＣの値をＦＲＣ
-latchに代入し、実際に割り込み処理が開始された時の
タイムカウンタＦＲＣ値を記憶しておく。割り込み要求
に対して、実際の割り込み処理の実行開始に遅れがなけ
れば、ＦＲＣ＝ＯＣＲ１またはＦＲＣ＝ＯＣＲ２となっ
ているため、タイムカウンタＦＲＣの値を記憶したＦＲ
Ｃ-latchはＯＣＲ１またはＯＣＲ２と一致していること
になるが、割り込み処理の実行開始に遅延がある場合に
は、ＦＲＣ-latch＞ＯＣＲ１またはＦＲＣ-latch＞ＯＣ
Ｒ２となる。

【００４５】次に、第１の割り込みＯＣＩ１と第２の割
り込みＯＣＩ２とは独立して発生するので両者を区別す
るために、ステップＳ２でフラグＯＣＲＦＬＧの１ビッ
ト目が“１”にセットされているかどうか、つまり、割
り込みＯＣＩが第１の割り込みＯＣＩ１によるものかど
うかを判断する。この判断が肯定的となるときはステッ
プＳ１０に進むが、否定的となるときはステップＳ３に
進んで、フラグＯＣＲＦＬＧの２ビット目が“１”にセ
ットされているかどうか、つまり、割り込みＯＣＩが第
２の割り込みＯＣＩ２によるものかどうかを判断する。
この判断が肯定的となるときは図３に示すステップＳ２
０に進むが、否定的となるときは、ノイズなどによる誤
動作であるとして何もせずに中断先のアドレスへとリタ
ーンする。

【００４６】ステップＳ１０に進んだとき、第１のポン
プ駆動部に対する処理に入ったことを記録するためと次
の第１の割り込みＯＣＩ１を許可するためにフラグＯＣ
ＲＦＬＧの１ビット目をリセットして“０”にする。ま
た、図３のステップＳ２０に進んだとき、次の第２の割
り込みＯＣＩ２を許可するためにフラグＯＣＲＦＬＧの
２ビット目をリセットして“０”にする。従来例の場合
は、ステップＳ１０あるいはステップＳ２０の次に、直
ちに第１または第２のポンプ駆動部を駆動するため第１
または第２のモータ駆動回路２ａ，２ｂに対してモータ
駆動パルスを出力していたが、本第１実施例では別の処
理を行う。

【００４７】ステップＳ１０〜Ｓ１９は第１のポンプ駆
動部に関する処理であり、ステップＳ２０〜Ｓ２９は第
２のポンプ駆動部に関する処理である。両者は使用する
メモリエレメントやレジスタが各々該当するものとなっ
ている点で相違するものの、機能的には全く同一であ
る。したがって、ここでは、図２に基づいて第１のポン
プ駆動部に係るステップＳ１０〜Ｓ１９の処理について
説明することとする。

【００４８】フラグＯＣＲＦＬＧの１ビット目をリセッ
トするステップＳ１０の次のステップＳ１１において、
第１のレジスタＯＣＲ１に記録されている今回のモータ
駆動パルスを出力すべき予定のタイミングに対して、Ｆ
ＲＣ-latchに記録されている実際に第１の割り込みＯＣ
Ｉ１が開始されたタイミングがどれだけ遅れたのかを、
引き算、ＦＲＣ-latch−ＯＣＲ１によって求め、その結
果を出力パルス遅延時間のメモリエレメントerror1に、 error1＝ＦＲＣ-latch−ＯＣＲ１としてストアする。

【００４９】次いで、ステップＳ１２において、ｄを正
規のモータ駆動パルス間隔として、出力パルス遅延時間
error1が脱調発生限界値であるｄ／３よりも大きいか否
かを判断する（error1＞ｄ／３）。脱調発生限界値ｄ／
３を超えているときはステップＳ１３に進むが（後述す
る）、脱調発生限界値ｄ／３以下であればステップＳ１
４に進んで、輸液予定量分だけの輸液がすでに終了した
か否かを判断する。輸液予定量分だけの輸液が終了して
いない限り、ステップＳ１７に進んで、従来例と同様
に、第１のポンプ駆動部を１−２相励磁によって駆動す
るため第１のモータ駆動回路２ａに対してモータ駆動パ
ルスを出力する。この場合は、出力パルス遅延時間erro
r1が小さいので、現実の割り込み開始タイミング（ＦＲ
Ｃ-latch）でモータ駆動パルスを出力しても問題はな
い。そして、ステップＳ１８で、次回の第１の割り込み
ＯＣＩ１を発生させる準備として、次のパルス出力予定
タイミングＯＣＲ１を計算によって求め、その計算結果
を第１のレジスタＯＣＲ１に設定した後、一時中断して
いたプログラムを再開するため中断先のアドレスへとリ
ターンする。

【００５０】次に、ステップＳ１２のerror1＞ｄ／３の
判断が肯定的となった場合であるが、このときは、今回
のＦＲＣ-latchで示される現実の割り込み開始タイミン
グでモータ駆動パルスを出力するとなれば、モータ駆動
パルス間隔ｄを一定周期とするその位相（図１１参照）
における励磁時間が充分に確保できないために、次のモ
ータ駆動パルス出力のための位相へ移動するときにモー
タ軸の回転がコイルの励磁パターンに追従できなくなっ
て脱調となる。

【００５１】脱調は、モータ回転の不安定を招くととも
に、次に正規の位相パターンにて充分な励磁時間を確保
できたとしても回転が停止する場合があり、単なる回転
遅延以上の輸液精度の低下を引き起こすこともあり、問
題である。このような場合は、むしろ、回転遅れとなっ
ても、現在の位相、すなわち、モータの回転位置として
は安定しているところに留まらせておいて、安定状態の
ままで回転遅延させる方がよい。そこで、error1＞ｄ／
３のときはステップＳ１３に進み、１ステップの期間
（モータ駆動パルス間隔ｄの期間）モータ駆動パルスを
出力させないため、脱調カウンタ（パルス抜けカウン
タ）lost-step1を＋１インクリメントする。

【００５２】これによって、回転遅れとなってもモータ
は安定状態であるので、次に充分な励磁時間を与えるこ
とによって、脱調による回転不安定を避けるとともに、
モータ駆動パルスを出力しないことによる輸液不足量を
正確に脱調カウンタlost-step1に記録しておくのであ
る。したがって、次にはステップＳ１７をスキップして
ステップＳ１８に進み、次回の第１の割り込みＯＣＩ１
のタイミングを計算してパルス出力予定タイミングＯＣ
Ｒ１に設定した後、中断先のアドレスへとリターンす
る。

【００５３】さて、ステップＳ１２のerror1＞ｄ／３の
判断が否定的となり、ステップＳ１４の輸液予定量分だ
けの輸液が終了したか否かの判断が肯定的となったと
き、ステップＳ１５に進んで、モータ割り込み遅延に起
因したパルス抜けを示す脱調カウンタlost-step1が
“０”になっているかどうかを判断する。lost-step1≠
０のときは、輸液不足量を補うために、ステップＳ１
６，Ｓ１７，Ｓ１８の処理を行う。すなわち、ステップ
Ｓ１６で脱調カウンタlost-step1を−１デクリメント
し、ステップＳ１７でモータ駆動パルスを出力し、ステ
ップＳ１８で次回の割り込みＯＣＩ１のタイミングを第
１のレジスタＯＣＲ１に設定して中断先のアドレスへと
リターンする。

【００５４】ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１
６，Ｓ１７，Ｓ１８の繰り返しにより、最終的に、ステ
ップＳ１５の判断においてlost-step1＝０となる。すな
わち、輸液不足量を補うためのモータ駆動パルスの１出
力ごとにlost-step1がデクリメントされるから、やがて
lost-step1＝０となる。あるいは、最初から最後まで脱
調（パルス抜け）がないためにステップＳ１３のlost-s
tep1のインクリメントを経ることがなく、最初からlost
-step1＝０のままであった場合である。この場合は、そ
れ以上輸液する必要がないことを意味しており、ステッ
プＳ１９に進んで第１のポンプ駆動部による輸液動作を
終了する。すなわち、これ以上、第１の割り込みＯＣＩ
１を発生させず、第１のモータ駆動回路２ａに対するモ
ータ駆動パルスの出力を禁止する状態に移行する。

【００５５】以上の処理は第１のポンプ駆動部に対して
のものであったが、第２のポンプ駆動部に対しては、図
３に示すステップＳ２０〜Ｓ２９によって同様に処理さ
れるので、説明を省略する。

【００５６】ステップＳ１４やステップＳ２４において
判定される輸液予定量は、モータ割り込み処理とは別に
通常処理においても監視されている。そのシステムは、
輸液ポンプの使用者である医師または看護婦が設定する
１時間当たりの輸液速度（例えば１０ｍｌ／時間や１２
５ｍｌ／時間など）と、輸液予定量（例えば５０ｍｌや
１０００ｍｌなど）から計算される時間に基づいて監視
されるように構成されている。例えば、輸液予定量＝５
０ｍｌ、輸液速度＝１０ｍｌ／時間の場合、５０／１０
＝５時間をマイクロプロセッサ１００に内蔵の時計によ
って計時し、モータの回転開始後、５時間経過したこと
の検出をもって輸液予定量の終了と判定される。ステッ
プＳ１４やステップＳ２４では、その計時結果を見て判
定されている。

【００５７】図４のタイミングチャートに、出力パルス
遅延時間error1が脱調発生限界値ｄ／３を超えたために
モータ駆動パルスを出力しなかった位相が生じた場合の
１−２相励磁パターンの一例を示す。コイルＢにおいて
′の位相で脱調が発生しそうになったため、モータ駆
動パルスを出力させないようにしている。このことで１
ステップ分の輸液量の不足が生じる。しかし、モータ駆
動パルスの出力を積極的に一時停止することにより、位
相での励磁パターンを位相′でも維持し、モータの
回転状態を正常に維持し、輸液量の不足が生じても脱調
などの回転不安定を防止し、次のモータ駆動パルスの出
力によって確実に１−２相励磁パターンの位相移動を行
っている。生じた輸液量の不足は、輸液予定量の輸液の
終了後において、lost-step1が“０”となるまでモータ
駆動パルスを出力して追加輸液することで補うようにし
ているので、モータ回転前に積極的されていた輸液予定
量を確実に確保し、高い輸液精度を維持することができ
る。

【００５８】第２実施例次に、本発明に係る第２実施例を説明する。図５は第２
実施例の輸液ポンプ（陽圧ぜん動式の静脈注入装置）の
電気的構成を示すブロック線図であり、従来例と異なっ
ている点は、ＲＡＭ３００において新たに下記のメモリ
エレメントを追加したことである。

【００５９】ＦＲＣ-latch：割り込みＯＣＩの処理実行
開始直後のＦＲＣ値 error1：第１のステッピングモータの今回の出力パルス
遅延時間 error2：第２のステッピングモータの今回の出力パルス
遅延時間 error-old1：第１のステッピングモータの前回の出力パ
ルス遅延時間 error-old2：第２のステッピングモータの前回の出力パ
ルス遅延時間 chien1：第１のステッピングモータの遅延差分時間 chien2：第２のステッピングモータの遅延差分時間 ruiseki1：第１のステッピングモータの累積遅延時間 ruiseki2：第２のステッピングモータの累積遅延時間 e₁-hold1：第１のステッピングモータの回転開始後の最
初の遅延時間 e₁-hold2：第２のステッピングモータの回転開始後の最
初の遅延時間これらの新たなメモリエレメントは、プログラムの動作
開始時に“０”に初期化されるものとする。その他の構
成については、ＲＯＭ２００に格納されているプログラ
ムにおいてモータ駆動パルス出力の形態が本第２実施例
に従ったものになっている点を除くと、従来例と同様と
なっている。使用するカウンタ、レジスタ、フラグとし
ては第１実施例と同様に、マイクロプロセッサ１００に
おいて、タイムカウンタＦＲＣ、第１のレジスタＯＣＲ
１、第２のレジスタＯＣＲ２、フラグＯＣＲＦＬＧ（１
ビット目＝１：第１の割り込みＯＣＩ１、２ビット目＝
１：第２の割り込みＯＣＩ２）が設けられている。

【００６０】次に、本第２実施例の輸液ポンプの動作を
図６および図７のフローチャートに基づいて説明する。

【００６１】タイムカウンタＦＲＣのカウント値が第１
または第２のレジスタＯＣＲ１，ＯＣＲ２の内容と一致
して割り込みＯＣＩが発生すると、マイクロプロセッサ
１００は、現在実行中のプログラムを一時的に中断し
て、共通の割り込みＯＣＩ処理モジュールの実行を開始
する。まず、ステップＳ４１でＯＣＩ割り込み処理実行
開始直後におけるタイムカウンタＦＲＣの値をＦＲＣ-l
atchに代入し、実際に割り込み処理が開始された時のタ
イムカウンタＦＲＣ値を記憶しておく。割り込み要求に
対して、実際の割り込み処理の実行開始に遅れがなけれ
ば、ＦＲＣ＝ＯＣＲ１またはＦＲＣ＝ＯＣＲ２となって
いるため、タイムカウンタＦＲＣの値を記憶したＦＲＣ
-latchはＯＣＲ１またはＯＣＲ２と一致していることに
なるが、割り込み処理の実行開始に遅延がある場合に
は、ＦＲＣ-latch＞ＯＣＲ１またはＦＲＣ-latch＞ＯＣ
Ｒ２となる。

【００６２】次に、第１の割り込みＯＣＩ１と第２の割
り込みＯＣＩ２とは独立して発生するので両者を区別す
るために、ステップＳ４２でフラグＯＣＲＦＬＧの１ビ
ット目が“１”にセットされているかどうか、つまり、
割り込みＯＣＩが第１の割り込みＯＣＩ１によるものか
どうかを判断する。この判断が肯定的となるときはステ
ップＳ５０に進むが、否定的となるときはステップＳ４
３に進んで、フラグＯＣＲＦＬＧの２ビット目が“１”
にセットされているかどうか、つまり、割り込みＯＣＩ
が第２の割り込みＯＣＩ２によるものかどうかを判断す
る。この判断が肯定的となるときは図７に示すステップ
Ｓ６０に進むが、否定的となるときは、ノイズなどによ
る誤動作であるとして何もせずに中断先のアドレスへと
リターンする。

【００６３】ステップＳ５０〜Ｓ５９は第１のポンプ駆
動部に関する処理であり、ステップＳ６０〜Ｓ６９は第
２のポンプ駆動部に関する処理である。両者は使用する
メモリエレメントやレジスタが各々該当するものとなっ
ている点で相違するものの、機能的には全く同一であ
る。したがって、ここでは、図６に基づいて第１のポン
プ駆動部に係るステップＳ５０〜Ｓ５９の処理について
説明することとする。

【００６４】ステップＳ５０に進んだとき、第１のポン
プ駆動部に対する処理に入ったことを記録するためと次
の第１の割り込みＯＣＩ１を許可するためにフラグＯＣ
ＲＦＬＧの１ビット目をリセットして“０”にする。次
のステップＳ５１において、第１のモータ駆動回路２ａ
に対して１−２相励磁パターンを生成するためにモータ
駆動パルスを出力する。そして、ステップＳ５２に進
み、前回の出力パルス遅延時間error-old1が“０”であ
れば、今回の割り込み処理で生じた出力パルス遅延時間
error1がモータ回転開始後の最初のモータ割り込み実行
遅延であったことが判る。そこで、出力パルス遅延時間
error1の値を最初の遅延時間を示すe₁-hold1に、 e₁-hold1＝error1 としてストアし、かつ、第１のレジスタＯＣＲ１に記録
されている今回のモータ駆動パルスを出力すべき予定の
タイミングに対して、ＦＲＣ-latchに記録されている実
際に第１の割り込みＯＣＩ１が開始されたタイミングが
どれだけ遅れたのかを、引き算、ＦＲＣ-latch−ＯＣＲ
１によって求め、その結果を出力パルス遅延時間のメモ
リエレメントerror1に、 error1＝ＦＲＣ-latch−ＯＣＲ１としてストアする。

【００６５】次いで、ステップＳ５３において、第１の
ステッピングモータに対する今回の出力パルス遅延時間
を示すerror1と前回の出力パルス遅延時間を示すerror-
old1との差分をとり、その結果を、遅延差分時間を示す
chien1に、 chien1＝error1−error-old1 としてストアする。モータ駆動パルス出力のための割り
込みＯＣＩ１の発生のたびのerror1が常に一定であれ
ば、error1とerror-old1とは一致し、両者の差分である
chien1は０となる。すなわち、割り込み要求から実際の
パルス出力までの遅延は一定になっている。この場合の
モータに対するパルス間隔ｄ_i（ｉ＝１，２……）は、
設定された正規のモータ駆動パルス間隔ｄと一致してい
る。もし、今回の出力パルス遅延時間error1が前回の出
力パルス遅延時間error-old1よりも大きい（error1＞er
ror-old1）場合、遅延差分時間chien1は正の値をもつこ
とになる。

【００６６】次のステップＳ５４において、次回の割り
込み要求に備えて、前回の出力パルス遅延時間error-ol
d1を今回の出力パルス遅延時間を示すerror1に代入し、
error-old1を更新しておく。ステップＳ５５で、累積遅
延時間を示すruiseki1に遅延差分時間chien1を累積加算
する。すなわち、 ruiseki1＝ruiseki1＋chien1 の演算を行う。つまり、累積遅延時間ruiseki1の内容を
更新する。

【００６７】ステップＳ５６では、次回の割り込みＯＣ
Ｉ１を発生させる準備として、次のパルス出力予定タイ
ミングＯＣＲ１を、ＯＣＲ１＝ＯＣＲ１＋ｄと設定しておく。そして、ステップＳ５７において、累
積遅延時間ruiseki1が輸液ポンプとしての精度の限界ま
で増大したと判断したとき、その限界を示す定数をＧＥ
ＮＫＡＩとして、ruiseki1＞ＧＥＮＫＡＩの判断を行
う。この判断が否定的となるときは、問題ないのでその
まま中断先のアドレスへとリターンする。しかし、ruis
eki1＞ＧＥＮＫＡＩとなるときは、ステップＳ５８に進
み、次のパルス出力予定タイミングＯＣＲ１として、ス
テップＳ５６で求めたＯＣＲ１を基準として、それから
累積遅延時間ruiseki1を減算し、それを新たなパルス出
力予定タイミングＯＣＲ１としてストアする。すなわ
ち、ＯＣＲ１＝ＯＣＲ１−ruiseki1 の演算を行う。これは、今回のモータ駆動パルスの出力
タイミングと次回の出力タイミングとのパルス間隔を累
積遅延時間ruiseki1だけ短縮することであり、モータ回
転開始後の最初の遅延時間e₁-hold1に次回割り込みで予
想される遅延時間αを加算した時間まで遅延時間を短縮
することができる。つまり、累積遅延時間ruiseki1がＧ
ＥＮＫＡＩを超えると、次のモータ駆動パルス出力タイ
ミングでその累積遅延時間ruiseki1を吸収するのであ
る。もし、e₁-hold1分も補正する必要があって、かつ、
その分だけのパルス間隔の短縮に支障がないのであれ
ば、さらに、e₁-hold1を減算したものを、次のパルス出
力予定タイミングＯＣＲ１としてストアする。すなわ
ち、ＯＣＲ１＝ＯＣＲ１−ruiseki1−e₁-hold1 の演算とする。この場合、常にe₁-hold1分だけのモータ
割り込み以外の割り込み遅延が発生しているという前提
がある。

【００６８】次に、累積遅延時間ruiseki1を減算して補
正吸収してしまったので、ステップＳ５９で、累積遅延
時間ruiseki1をリセットして“０”とした後、中断先の
アドレスへとリターンする。

【００６９】以上の処理は第１のポンプ駆動部に対して
のものであったが、第２のポンプ駆動部に対しては、図
７に示すステップＳ６０〜Ｓ６９によって同様に処理さ
れるので、説明を省略する。

【００７０】図８のタイミングチャートに従って説明す
る。割り込み遅延がない場合、パルス出力予定タイミン
グを示すＯＣＲ１に設定されるｔ₁，ｔ₂，ｔ₃，
ｔ₄，ｔ₅，ｔ₆，ｔ₇のタイミングでそれぞれ発生す
るモータ割り込み要求に対して遅延なくモータ駆動パル
スを出力することができる。しかし、上記の各タイミン
グにおいてそれぞれ、ｅ₁，ｅ₂，ｅ₃，ｅ₄，ｅ₅，
ｅ₆，ｅ₇の出力パルス遅延時間が生じたとする。この
場合、出力パルス遅延時間が時間経過とともに増大する
ことになり、ｅ₁＜ｅ₂＜ｅ₃＜ｅ₄＜ｅ₅＜ｅ₆＜ｅ
₇となる。

【００７１】の位相での今回の出力パルス遅延時間er
ror1としてｅ₁が生じているので、e₁-hold1＝ｅ₁とさ
れ（Ｓ５２）、chien1＝ｅ₁−０＝ｅ₁とされ（Ｓ５
３）、error-old1＝ｅ₁とされ（Ｓ５４）、ruiseki1＝
０＋ｅ₁＝ｅ₁とされる（Ｓ５５）。の位相では、ch
ien1＝ｅ₂−ｅ₁とされ、累積遅延時間ruiseki1は、 ruiseki1＝ｅ₁＋（ｅ₂−ｅ₁）とされる。以下、…の位相において、逐次、 ruiseki1＝ｅ₁＋（ｅ₂−ｅ₁）＋（ｅ₃−ｅ₂）・・・ ruiseki1＝ｅ₁＋（ｅ₂−ｅ₁）＋（ｅ₃−ｅ₂）＋
（ｅ₄−ｅ₃）＋（ｅ₅−ｅ₄）＋（ｅ₆−ｅ₅）＋
（ｅ₇−ｅ₆）となる。ｅ_maxを、ｅ_max＝（ｅ₂−ｅ₁）＋（ｅ₃−ｅ₂）＋（ｅ₄−ｅ
₃）＋（ｅ₅−ｅ₄）＋（ｅ₆−ｅ₅）＋（ｅ₇−
ｅ₆）とおくと、 ruiseki1＝ｅ₁＋ｅ_max となる。また、ｅ_maxを整理すると、ｅ_max＝ｅ₇−ｅ
₁である。したがって、ruiseki1＝ｅ₇となる。これが
ＧＥＮＫＡＩを超えているとする。つまり、輸液精度の
低下の限界に達したものとする。ここで、引き続き、ｔ
₈のタイミング（コイルＣ）を補正なしに求めてＯＣＲ
１へ設定したとする。ｔ₈のタイミングでさらに増える
出力パルス遅延時間をαとすると、ｔ₈＋ruiseki1＋α
のタイミングでの位相でのモータ駆動パルスが出力さ
れることになり、ｔ₈＋ruiseki1＋α＝ｔ₈＋ｅ₇＋α
＝ｔ₈＋ｅ_max＋ｅ₁＋αとなってしまう。

【００７２】このタイミングでモータ駆動パルスを出力
すると輸液精度低下の限界を超えることになるのである
が、本実施例では、ステップＳ５８の補正によって、ru
iseki1を減算している。すなわち、ｔ₈＋αとなり、こ
のタイミングでモータ駆動パルスが出力されることにな
る。換言すれば、ｔ₇のタイミングからｔ₈を算出する
に際して、ｔ₈＝ｔ₇＋ｄとする代わりに、ｔ₈＝ｔ₇
＋ｄ₇とし、このｄ₇を、モータ駆動パルス間隔ｄから
累積遅延時間ruiseki1だけ減算して補正して、ｄ₇＝ｄ
−ruiseki1＝ｄ−（ｅ₁＋ｅ_max）とし、ｔ₈＝ｔ₇＋
ｄ₇＝ｔ₇＋ｄ−（ｅ_max＋ｅ₁）とするのである。こ
のようにして、の位相では、出力パルス遅延時間をα
まで減少する状態に補正することができる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る第一の輸液
ポンプによれば、マイクロプロセッサの数を増やさずま
た高速なマイクロプロセッサを採用しなくても、ステッ
ピングモータの脱調を回避して正常に動作させながら、
高い輸液精度のもとで輸液することができる。

【００７４】また、本発明に係る第二の輸液ポンプによ
れば、パルス出力の１回の遅延のたびに輸液の全体的な
流れが速くなったり遅くなったりすることを避け、輸液
の全体的な流れを自然なものとしながら、輸液精度が一
定以上に低下することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る輸液ポンプ（陽圧ぜ
ん動式の静脈注入装置）の電気的構成を示すブロック線
図である。

【図２】第１実施例の動作説明に供するフローチャート
である。

【図３】第１実施例の動作説明に供するフローチャート
である。

【図４】第１実施例の動作説明に供するタイミングチャ
ートである。

【図５】本発明の第２実施例に係る輸液ポンプ（陽圧ぜ
ん動式の静脈注入装置）の電気的構成を示すブロック線
図である。

【図６】第２実施例の動作説明に供するフローチャート
である。

【図７】第２実施例の動作説明に供するフローチャート
である。

【図８】第２実施例の動作説明に供するタイミングチャ
ートである。

【図９】従来例に係る輸液ポンプの電気的構成を示すブ
ロック線図である。

【図１０】従来例の動作説明に供するフローチャートで
ある。

【図１１】従来例の動作説明に供するタイミングチャー
トおよび問題点を指摘するための波形図である。

【図１２】従来例の別の問題点を指摘するための波形図
である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂポンプヘッド部２ａ，２ｂモータ駆動回路４ａ，４ｂ上流閉塞検出回路５ａ，５ｂ下流閉塞検出回路６ａ，６ｂ気泡検出回路１５電池電圧検出回路１００マイクロプロセッサ２００ＲＯＭ（プログラム部）３００ＲＡＭ（メモリ部）ＦＲＣタイムカウンタＯＣＲ１第１のアウトプットコンペアレジスタＯＣＲ２第２のアウトプットコンペアレジスタＯＣＩ１第１のアウトプットコンペア割り込みＯＣＩ２第２のアウトプットコンペア割り込みＯＣＲＦＬＧアウトプットコンペアレジスタフラグＦＲＣ-latch 現実の割り込み開始タイミング error1 第１のポンプ駆動部の今回の出力パルス遅延
時間 error2 第２のポンプ駆動部の今回の出力パルス遅延
時間 error-old1 第１のポンプ駆動部の前回の出力パルス
遅延時間 error-old2 第２のポンプ駆動部の前回の出力パルス
遅延時間 lost-step1 第１のポンプ駆動部でのパルス抜けを示
す脱調カウンタ lost-step2 第２のポンプ駆動部でのパルス抜けを示
す脱調カウンタ chien1 第１のポンプ駆動部の遅延差分時間 chien2 第２のポンプ駆動部の遅延差分時間 ruiseki1 第１のポンプ駆動部の累積遅延時間 ruiseki2 第２のポンプ駆動部の累積遅延時間 e₁-hold1 第１のポンプ駆動部の回転開始後の最初の
遅延時間 e₁-hold2 第２のポンプ駆動部の回転開始後の最初の
遅延時間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のポンプ駆動部と、それら複数のポ
ンプ駆動部を制御する１つのマイクロプロセッサと、こ
のマイクロプロセッサを制御するソフトウェアを内蔵す
るプログラム部とを備え、前記ソフトウェアは、マイクロプロセッサが内蔵するタ
イマを用いて割り込みを発生して各ポンプ駆動部におけ
る複数のモータ駆動回路に対して前記マイクロプロセッ
サからモータ駆動パルスを出力させる手段と、各モータ
駆動回路における割り込み遅れが所定量を超えるときは
モータ駆動パルスの出力を一時停止させる手段と、その
パルス抜け回数をカウントする手段と、輸液予定量の輸
液終了後に前記のパルス抜け回数分だけ別にモータ駆動
パルスを発生させる手段とを備えたものであることを特
徴とする輸液ポンプ。
【請求項２】複数のポンプ駆動部と、それら複数のポ
ンプ駆動部を制御する１つのマイクロプロセッサと、こ
のマイクロプロセッサを制御するソフトウェアを内蔵す
るプログラム部とを備え、前記ソフトウェアは、マイクロプロセッサが内蔵するタ
イマを用いて割り込みを発生して各ポンプ駆動部におけ
る複数のモータ駆動回路に対して前記マイクロプロセッ
サからモータ駆動パルスを出力させる手段と、各モータ
駆動回路における出力パルス遅延時間を計測して累積す
る手段と、その累積遅延時間が所定値を超えたときは次
のモータ駆動パルスの出力タイミングを前記累積遅延時
間分だけ早める手段とを備えたものであることを特徴と
する輸液ポンプ。